Wie Seespray den Himmel sÀt

Jacqueline Conciatore ist Wissenschaftsjournalistin für die National Science Foundation (NSF) der USA. Sie hat diesen Artikel zu Live Science beigetragen Experten-Stimmen: Op-Ed & Insights.

Welchen Einfluss hat Spray auf das globale Klima? Das ist eine Frage, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten untersucht haben. Sie wissen, dass Aerosole aus Meeresspray in die Atmosphäre schweben und Wolken "säen" können - viele von ihnen scheinen die Erde zu kühlen, indem sie Licht reflektieren, obwohl es andere gibt, die zur Erwärmung beitragen. Aber welche Aerosolpartikel machen welche Aktionen und unter welchen Bedingungen? Wie beeinflussen Aerosole die Niederschlags- und Niederschlagsverteilung? Könnte ein besseres Verständnis des Meeressprays der Menschheit helfen, die Klimaerwärmung auszugleichen?

"Die größte Unsicherheit im Klimawandel besteht darin, wie Aerosole Wolken und das Klima beeinflussen", sagte die Atmosphärenwissenschaftlerin Kimberly Prather von der University of California in San Diego.

Simuliert das Spray des Ozeans

Das Zentrum, das Prather leitet - das NSF-Zentrum für Aerosol-Auswirkungen auf Klima und Umwelt - hat außergewöhnliche Schritte unternommen, um Antworten zu finden. Im Hydrauliklabor der Scripps Oceanography wurde ein Ozean-Atmosphäre-System geschaffen, das Wasser aus dem Pazifik in eine 33 Meter lange Wellenrinne pumpte. Dieser Tank ist mit einer "Untiefe" ausgestattet, die als Wellenbrecher wirkt und Meeresspray erzeugt.

Das System ermöglicht es Forschern, ihre Proben zu isolieren und mehr Kontrolle über Variablen zu haben, die die Produktion, die Größe und die Chemie des Meeressprays (bestehend aus Salz-, Staub-, Bakterien- und sogar Virenpartikeln) beeinflussen. [Simulieren von Meeresspray zur Lösung des Klimageistes (Galerie)]

Das Labor verfügt über Luftfilter, um die Verschmutzung zu entfernen, und der 3.000-Gallonen-Wellenkanal ist mit einer Abdeckung versehen, um die gefilterte Luft einzukapseln. Prather will Basisdaten für die chemischen Eigenschaften von Meeresspray erhalten.

"Wissenschaftler sind auf Schiffen über die Ozeane gegangen", sagte sie. "Wir haben es etwa zehnmal selbst gemacht. Und du gehst raus und du versuchst zu messen, was aus dem Ozean kommt. Und es stellt sich heraus, dass es so viele andere Dinge in der Atmosphäre gibt. Du kannst die menschliche Komponente finden, die Verschmutzung von Menschen. Man kann Staub finden. Man kann Meeresspray finden. Das Problem ist, dass alles durcheinander ist. Und so zu versuchen, herauszufinden, was der Ozean gerade macht, ist fast unmöglich. Und so haben wir hier den Luftraum evakuiert ist sauber. Alle diese Luftfilter reinigen tatsächlich die Luft von irgendwelchen Partikeln. So gibt es nichts außer, wenn die Welle bricht. Und das Ziel in unseren Experimenten ist zu verstehen, was aus dem Ozean selbst herauskommt. "

Neue Augen für ein altes Problem

Das NSF-Zentrum Prather leitet zusammen mit Co-Direktorin Vicki Grassian von der Universität Iowa Spitzenwissenschaftler aus neun verschiedenen Universitäten im ganzen Land, um "neue Augen für ein sehr altes Problem" zu schaffen, sagte sie. "Jedes Mal, wenn wir messen, lernen wir etwas Neues."

Mit ihrem Mikro-Ozean-System können diese Forscher Variablen hinzufügen, die die unzähligen menschlichen und natürlichen Einflüsse in der realen Welt widerspiegeln und ihren Einfluss auf die Zusammensetzung des Meeressprays messen. Zum Beispiel können sie das Wasser mit Nährstoffen oder Schadstoffen versetzen oder die Temperatur ändern.

Wenn das Wasser mit Nährstoffen angereichert wird, wird ein Prozess angeregt, der zu einer Phytoplanktonblüte führen kann, wie sie durch den Abfluss in der Landwirtschaft immer häufiger vorkommt.

Letztes Jahr veröffentlichte das Team eine Studie, die zeigte, dass starke Konzentrationen von Bakterien in Wasser zu einer Verringerung der Fähigkeit des Meeressprays, Wolken zu bilden, führen. An fünf Tagen änderte das Team systematisch das Gerinne-Wasser-Ökosystem, indem es verschiedene Kombinationen von Meeresbakterien und Phytoplankton hinzufügte. Das hydraulische Paddel des Systems drückte Wellen, um die künstliche Masse zu durchbrechen, und Instrumente analysierten die Chemie des Meerwassers, der Luft und der Aerosole.

Wolken bilden oder nicht

Die Forscher fanden heraus, dass sich die Zusammensetzung der Aerosole so veränderte, dass ihre Fähigkeit, Wolken zu bilden, reduziert wurde. Einen Tag nachdem sie neue Kulturen hinzugefügt hatten, zeigten die Tests, dass die Bakterienlevel um das Fünffache und das Cloud-Seeding-Potenzial um etwa ein Drittel gesunken sind. Gleichzeitig fiel die Konzentration von Phytoplankton zusammen mit dem Pigment Chlorophyll-a. Dies ist ein wichtiger Befund, weil Wissenschaftler derzeit biologische Aktivitäten messen. Instrumente an Satelliten suchen nach biologischer Aktivität, indem sie die Farbe der Meeresoberfläche messen - die sich mit dem Chlorophyll-a-Gehalt ändert. Die Experimente des Zentrums zeigen, dass solche Bewertungen Blüten anderer Organismen wie Bakterien vermissen lassen. [Wie entstehen Wolken? ]

Das Zentrum findet auch Hinweise darauf, dass Aerosole den Niederschlag neu verteilen können. Prather hofft, dass die Ergebnisse des Teams eines Tages in Klima- und Wettervorhersagemodelle einfließen werden, die den Regionen helfen könnten, Probleme von Dürre bis zu extremen Stürmen besser vorherzusehen und zu bewältigen.

Die Ergebnisse könnten eines Tages auch dazu beitragen, relativ schnelle Methoden zur Abschwächung der Klimaerwärmung zu entwickeln.

"Wenn wir herausfinden können, welche Aerosole unsere Atmosphäre erwärmen, können wir diese Aerosole relativ schnell entfernen - oder wir können einfach aufhören, sie alle zusammen zu emittieren", sagte Prather. "Und wir können unsere Temperaturen in unserem Leben in einem viel schnelleren Zeitrahmen ändern. Wir könnten Änderungen in Zeitskalen von Monaten gegenüber Hunderten von Jahren vornehmen."

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